多粒子态新纪元，超冷铯原子实验佐证百年前“贝特弦”预测
1931年，德国物理学家汉斯·贝特（HansBethe）算出一种奇怪东西：粒子于特殊一维空间会“黏”成一串，黏法与我们熟知的化学键完全无关。这项预测在纸上躺了近一个世纪，直到现在，奥地利因斯布鲁克大学团队通过超冷铯原子云实验抓到证据。
当年汉斯·贝特（后来的诺贝尔物理学奖得主）研究一维自旋链时，预测粒子在一维世界存在某种奇特束缚态，与由化学键结合的普 通分子不同，而是能纯粹通过“量子相互作用”紧密连结成多粒子共同体，称为贝特弦（BetheStrings），就像列车各车厢之间没有联结车钩，而是通过某种同步机制相连。
此外，贝特弦只严格存于一维空间，踏入三维空间就会消失，因此物理上极难实现。
数十年来贝特弦一直处于理论概念，曾在固态磁性系统被实验观测到，而近日奥地利因斯布鲁克大学团队与阿姆斯特丹大学、慕尼黑 工业大学团队合作，首成功于超冷气体观察到这种多粒子束缚态。
创造贝特弦的环境要求极度严苛，研究人员先将一团铯（Cesium）原子云温度冷却到接近绝对零度，再用雷射将原子云分割成数千条 极狭窄管道以模拟一维空间，管道内原子走位被限制得死死，只能朝单一方向（前后）移动。
接著研究人员像调音量一样精准控制原子间相互作用，当原子间作用力从排斥力调整为吸引力，团队发现原子并不是简单塌缩，而是 形成两两一对～6个或更多粒子绑在一起的束缚态。
贝特弦存在的明确特征
我们如何判断一维空间的粒子确实彼此束缚成为贝特弦，还是它们刚好靠很近而已？团队设计一组绝妙对照实验：第一个实验是在一维空间让贝特弦多粒子态互相碰撞，发现贝特弦就算猛烈相撞也未解体；第二个实验是突然移除一维条件，让贝特弦在三维空间自由移动，发现原本绑住粒子的能量瞬间转化为动能，贝特弦束缚态也瞬间崩解，原子四处飞散且速度比预期更快。
两次实验的能量差异即贝特弦铁证，若是未结合的多粒子，2种测量方式应会得出相同能量。但当贝特弦存在，三维空间便会额外携带束缚态瓦解时释放的能量。
这项实验不仅验证近百年前理论预言，更将贝特弦从优美数学概念转化为实验室可操控的量子物体，科学家可随心控制粒子密度、几 何形状和作用力，观察并验证电脑算不出的量子多体物理难题。
新论文发表在《自然通讯》（NatureCommunications）期刊。